CHANGEMENT CLIMATIQUE : DEPUIS LE POINT DE VUE D'UN PHYSICIEN DU CLIMAT. Partie 3 : les axes de recherche (+ un retour sur la variabilité)

note rédigée par Frédéric Hourdin

De nombreuses études tentent aujourd'hui de trouver d'autres explications au réchauffement observé ces dernières années que celle de l'augmentation des gaz à effet de serre.
Ces études mettent en avant des corrélations (une variable variant en phase avec une autre) avec d'autres variables (activité solaire, magnétisme ...). La variabilité du système est telle qu'il est toujours possible de trouver des corrélations avec la plupart des phénomènes oscillants existants. Ce qui est important c'est donc de conforter ces corrélations par des mécanismes crédibles.

De ce point de vue, la seule explication disponible aujourd'hui pour le changement climatique observé est bien l'augmentation des gaz à effet de serre dans l'atmosphère, prédite, comprise et expliquée avant d'être confirmée par l'observation.

AXES DE RECHERCHES EN PHYSIQUE DU CLIMAT

Pour donner une idée plus précise du questionnement qui est le notre, voici quelques-uns des principaux enjeux de la recherche en physique du climat aujourd'hui :

- 1. Evaluer l'importance voire le signe de certaines rétroactions (facteur d'amplification ou de modération du réchauffement) comme celle des nuages qui explique pour l'essentiel la dispersion des réponses des modèles actuels quant à l'amplitude du réchauffement à terme (quand l'amplitude sera telle que la variabilité interne du climat sera négligeable devant l'augmentation moyenne). Jusque là, aucune des rétroactions envisagées, même par les plus sceptiques, ne semble en mesure de contrer le forçage premier par les gaz à effet de serre.

- 2. Essayer de dire, à partir des observations des dernières décennies, quels modèles physiques semblent le mieux prédire l'amplitude et le signe de ces rétroactions. Ce travail est particulièrement difficile du fait de la variabilité interne, observée et simulée, du climat.

- 3. Augmenter toujours le réalisme des modèles, notamment dans leur capacité à prédire de plus en plus finement tous les modes de variabilité, en espérant ainsi s'approcher d'un modèle le plus "physiquement réaliste" dans lequel on puisse avoir "un maximum" de confiance.

- 4. Essayer de bien comprendre les mécanismes de la variabilité aux échelles décennales, pour arriver à mieux séparer la composante liée à la variabilité naturelle et aux activités humaines dans les évolutions du climat observées au cours des dernières décennies, afin, entre autres, de mieux évaluer ces deux aspects dans les simulations du climat.

VARIABILITE ET CHANGEMENT CLIMATIQUE : L'ANALOGIE DU TOBOGGAN

Une petite analogie pour essayer d'expliquer la différence entre variabilité et changement climatique, et pourquoi la difficulté à prédire l'un ne préjuge pas forcément de la capacité à anticiper l'autre.

Prenons un toboggan (par exemple un toboggan aquatique avec des virages). Si on lâche d'en haut des billes un peu au hasard, elles vont suivre des trajectoires différentes les unes des autres, de façon aléatoire (on ne pourra les prédire exactement que si on connaît exactement - avec une précision infinie - la position et la vitesse initiale des billes).
C'est l'analogue de la variabilité naturelle.
Les simulations des modèles de climat peuvent être vues comme autant de trajectoires de billes. L'une sera à droite à un moment, l'autre à gauche.
Mais toutes suivront le toboggan à cause de contraintes physiques bien connues : la gravité entraîne les corps vers le bas ; les bords du toboggan sont suffisamment élevés pour que la bille reste dans le toboggan pour des vitesses de départ raisonnables.
En revanche, si on change un peu la forme du toboggan, la trajectoire moyenne de toutes les billes (= la forme du toboggan) va changer.
C'est le climat.
On voit qu'on peut très bien prédire le changement de la forme de la trajectoire moyenne (l'analogue du climat) sans être capable de prédire les fluctuations (la variabilité interne).

Il s'agit évidemment d'une simplification extrême.

Mais en effet les mécanismes d'équilibre globaux du climat (énergie reçue du soleil, piégeage sous forme de rayonnement infrarouge, rétroactions glace ou vapeur d'eau) ne sont pas exactement les mêmes que les mécanismes mis en jeu par exemple dans la variabilité aux échelles de temps courtes (perturbations, dynamique des fronts, ...).

CHANGEMENT CLIMATIQUE : DEPUIS LE POINT DE VUE D'UN PHYSICIEN DU CLIMAT. Partie 2 : les éléments de confiance

Note rédigée par Frédéric Hourdin

Un élément essentiel de la "confiance" qu'a aujourd'hui une grande majorité de la communauté des physiciens du climat sur la réalité du changement climatique en cours (on entend par changement climatique le fait que le climat change d'état moyen sous l'effet d'une perturbation et pas le fait qu'il fluctue autour d'une moyenne comme pour la variabilité propre) provient des modèles numériques du climat développés depuis quelques décennies.

Une activité importante dans la communauté consiste donc à construire des modèles numériques (disons des simulateurs du climat mis en oeuvre sur des ordinateurs) aussi réalistes que possible, et surtout basés autant que faire se peut sur des bases physiques solides. Ces modèles permettent de simuler le climat global à toutes les échelles de temps (on fait évoluer de demi-heure en demi-heure par exemple le vent, la température, l'humidité, les nuages calculés en un grand nombre de points - millions - répartis uniformément dans l'atmosphère).
Ces modèles sont encore très imparfaits et grossiers par beaucoup d'aspects, mais leur amélioration et leur évaluation mobilisent un effort international colossal (qui implique entre autres d'importants programmes d'observations depuis le sol, les avions ou l'espace).

Si on utilise ces modèles avec une composition constante des gaz à effet de serre, on obtient une variabilité qui, par beaucoup d'aspects (représentation par exemple des phénomènes el-nino) ressemble à la variabilité observée du climat. Les modèles prédisent des années plus ou moins chaudes globalement, des années chaudes avec des "étés pourris" en France, ou au contraire des canicules.

La figure présentée ici montre les températures d'été en France de 1860 à 2100. Les étoiles sont les valeurs mesurées, alors que les courbes rouge et verte sont des simulations réalisées par les modèles de climat de Météo-France et de l'IPSL. Bien sûr les années futures ne sont représentées que par les simulations des modèles. Deux diagrammes successifs sont présentés : en haut, ce qui est prévu si on continue à brûler sans restriction les combustibles fossiles de notre planète. En bas ce qui est prévu si on parvient à restreindre  de façon importante les émissions de gaz à effet de serre (la différence de réchauffement moyen est importante, ce qui montre l'utilité de restreindre les consommations de combustibles fossiles au niveau global).

Tant qu'on ne change pas la composition de l'atmosphère (avant 1950), la température moyenne (d'équilibre) reste la même si on la regarde à l'échelle de plusieurs décennies. Mais quand, dans ces mêmes modèles, on augmente la concentration des gaz à effet de serre de la même façon qu'elle a augmenté au cours de l'ère industrielle, on voit apparaître une tendance au réchauffement global qui sort de la variabilité naturelle du climat simulée à partir de la fin du 20ème siècle. Mais, du fait de la variabilité interne de l'atmosphère (et des simulations numériques en question), il se peut qu'un modèle prédise une brusque augmentation des températures moyennes dans la décennie 1990-2000 (parce que la variabilité propre de ce modèle particulier était dans une phase plutôt chaude et est venue s'ajouter à la tendance due à l'augmentation des gaz à effet de serre) et une relative stagnation dans la décennie 2000-2010 (du fait d'une phase négative de la variabilité interne) alors qu'un autre modèle prédira une augmentation modérée en 1990-2000 et plus forte en 2000-2010. Loin de méconnaître ces réalités et ces difficultés, elles sont au coeur même de l'activité sur le sujet, de même que l'étude des nombreuses rétroactions possibles - dont on ne peut pas être sûr de ne pas en avoir oublié certaines - .

La deuxième figure représente, elle, le résultat des simulations réalisées dans le cadre du GIECC pour la température moyenne globale. La courbe noire représente les observations (c'est la même dans les deux diagrammes). Dans le diagramme du haut, on a représenté (en rouge) les simulations réalisées par les modèles compte tenu de l'augmentation de la concentration des gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Dans le diagramme du bas, au contraire, la courbe bleue représente des simulations où on a maintenu constante la concentration de ces mêmes gaz. Il est clair que les simulations avec augmentation des gaz à effet de serre sont en bien meilleur accord avec les observations, ce qui donne confiance dans leurs prévisions pour les décennies à venir.

Pour la communauté scientifique concernée par ces questions, les observations du réchauffement global, particulièrement visible ces dix dernières années, sont donc venues non comme "la question d'origine" mais comme une confirmation observationnelle, a posteriori, d'un questionnement théorique sur la température d'équilibre de la terre (qui remonte au début du sciècle) et de simulations numériques effectuées avec des modèles physiques - aussi imparfaits soient-ils - depuis une vingtaine d'années et qui montraient que les gaz à effet de serre devaient  réchauffer le climat avec une amplitude qui commencerait à sortir de la variabilité interne du climat simulé ou observé vers la fin du XXe sciècle. On avait l'explication avant l'observation. A titre personnel, c'est un élément essentiel de ma "confiance" dans la réalité du changement climatique en cours.

CHANGEMENT CLIMATIQUE : DEPUIS LE POINT DE VUE D'UN PHYSICIEN DU CLIMAT. Partie 1 : comment se pose la question ?

Note rédigée par Frédéric Hourdin. Elle sera suivie de deux autres parties : 2 - Les éléments de confiance 3 - les axes de recherche

Avec la montée en puissance du questionnement sur le changement climatique dans la société, nous sommes de plus en plus sollicités, en tant qu'"experts" de la question, pour donner notre avis, que ce soit à l'occasion d'une course en taxi ou d'une soirée entre amis. La question qui revient le plus souvent, et qui est centrale dans beaucoup d'interventions sur ce blog, peut se résumer à :"Les variations que nous observons sont-elles naturelles ou la conséquence des activités humaines ?"

RETOURNER LA QUESTION

Ce n'est peut-être pas le cas de tous les scientifiques, mais personnellement, je n'arrive pas à entamer une discussion sur le sujet sans commencer par retourner la question ; ou sans expliquer de quel point de vue particulier je la regarde.

La question s'est posée en effet dans un sens tout à fait différent dans notre communauté (physiciens du climat), et il me semble important de clarifier ce point  pour essayer de discuter de façon fine et espérer que "la société" s'approprie cette question difficile.

Voilà comment se pose ou s'est posée la question du changement climatique dans notre communauté :

On part d'abord de choses bien connues :

On sait par exemple que ce qui détermine principalement la température moyenne à la surface d'une planète du système solaire, c'est d'un côté le chauffage solaire (qui dépend de la distance au soleil et du pouvoir de réflexion du rayonnement par la surface ou l'atmosphère) et de l'autre la capacité de l'atmosphère à piéger plus on moins le rayonnement thermique infra-rouge réémis par la surface.
On sait aussi que la modification de la composition de l'atmosphère (dont on sait de façon certaine qu'elle a lieu et qu'elle est pour l'essentiel due à la consommation d'énergies fossiles, pétrole et charbon) change sa capacité à piéger (sous forme de rayonnement thermique infra-rouge) l'énergie reçue du soleil et donc, potentiellement la température d'équilibre du système (comme une casserole sur la quelle on pose un couvercle).

Ce qui est compliqué (et qui fait qu'un scientifique ne pourra pas vous dire aujourd'hui qu'il est sûr à 100% sur ces questions) :
- le climat est régi par de nombreuses rétroactions qui peuvent renforcer ou au contraire compenser l'effet de couvercle de l'augmentation des gaz à effet de serre.
- le climat est le siège d'une variabilité interne très forte à toutes les échelles de temps.
- les lois qui régissent la physique du climat, traduites au travers d'équations mathématiques, sont trop compliquées pour qu'on puisse les résoudre "à la main" de façon exacte, ni même en fait les formuler complètement.

Les scientifiques que nous sommes n'ont évidemment pas attendu que les "sceptiques" du changement climatique se réveillent pour non seulement prendre en compte ces difficultés, mais bien plus en faire un élément essentiel de leur activité de recherche. Nous expliquerons dans la note suivante quels sont les éléments de confiance dans la réalité du changement climatique les plus probants à nos yeux.

Les variations du climat d’une année sur l’autre

Note rédigée par Michel Desbois et Jean-Yves Grandpeix

On a déjà évoqué dans certains commentaires de ce blog la possibilité pour les modèles de climat de prévoir les changements climatiques des prochaines décennies, mais l’impossibilité de prévoir l’évolution du climat d’une année sur l’autre.  Le but de ce texte est de lever cette contradiction apparente et d'illustrer quelques éléments donnant une certaine crédibilité aux modèles climatiques pour deviner notre futur.

L'imprévisibilité est un problème général des processus météorologiques et climatiques, lesquels font preuve d'un variabilité naturelle (ou variabilité "interne", c'est-à-dire indépendante de variations imposées de l'extérieur) importante à laquelle s'ajoutent des événements imprévisibles du type éruptions volcaniques. La variabilité naturelle est importante à l'échelle de la journée (c'est ce qui rend les prévisions météorologiques difficiles), du mois, de la saison et de l'année. On connaît aussi les phénomènes El-Nino qui se produisent environ tous les 4 ou 5 ans. Toutes ces variabilités naturelles d'échelles variées rendent extrêmement difficiles, voire empêchent carrément, les prévisions saisonnières ou interannuelles. Pour prendre une exemple plus précis, on ne sait pas prévoir un événement El-Niño un an à l'avance. Si on arrive à le prévoir 6 mois à l'avance, c'est que l'on a installé des systèmes d'observation qui permettent de détecter ses prémisses sous-marines 6 mois avant ses manifestations atmosphériques.

Mais la liste ne s'arrête pas là. On connaît maintenant des oscillations à l'échelle de 10 ans (en particulier sur l'Atlantique nord). Des débats ont lieu sur l'importance des variabilités à l'échelle de plusieurs décennies ou à l'échelle du siècle.

Face à toutes ces variabilités naturelles, comment peut-on prétendre prévoir l'évolution du climat dans les décennies à venir ?  C'est que nous pensons que le changement climatique lié à l'augmentation des gaz  à effet de serre va supplanter largement toutes les variabilités internes. Il continuera certes à y avoir des années La-Niña (froides), des décennies plus froides que la tendance moyenne ; mais, si l'on en croit les modèles climatiques, la tendance va être résolument à la hausse des températures.

En résumé, il faut bien distinguer ce qui est variabilité interne et variation imposée de l'extérieur. Du fait de sa variabilité interne le système climatique présente des oscillations. L'augmentation de la concentration des gaz à effet de serre due aux activités humaines impose aux climats une évolution forte. Les oscillations dues à la variabilité interne vont apparaître comme des pertubations au réchauffement climatique moyen.

Pour illustrer la variabilité naturelle, on montre une nouvelle fois ici les séries de températures globales produites par les trois principaux centres d’analyse des données de température : la météo américaine (NOAA), l’institut GISS de la NASA et le centre britannique de recherche sur le climat CRU, associé à la météo Britannique :

Les trois courbes, malgré une présentation légèrement différente, montrent les mêmes tendances et des variations interannuelles du même ordre. Les plus fortes variations d’une année sur l’autre correspondent à des phénomènes identifiés : par exemple record de température de 1998 lié à un événement El-Niño réchauffant les eaux du Pacifique Tropical, ou refroidissement de 1963 lié à l’éruption du volcan Agung à Bali. On a récemment identifié le refroidissement brusque apparaissant en 1945 comme un artefact essentiellement dû au changement de système de mesure de la plupart des bateaux à la fin de la guerre (voir à ce sujet les commentaires du blog « real climate »). Les courbes seront prochainement corrigées de cet effet, ce qui réduira le saut de 1945, mais ne changera pas  le reste des graphiques.

Mais il y a également des périodes où la température moyenne globale évolue peu : c’est le cas pour les 6 dernières années (2001-2007). Les variations restent au maximum de l’ordre de 0,1°C, ce qui est aussi l’ordre de grandeur de l’erreur de mesure estimée par la NOAA et la NASA.

Les modèles de prévision du climat sont-ils capables de reproduire ce type de variations interannuelles ? On peut regarder pour cela différentes séries de températures globales simulées dans le cadre des études du GIECC pour la période 1950-2020

On constate, pour chacune des courbes individuelles, une variabilité interannuelle significative, du même ordre de grandeur que celle notée dans les observations. Elle est due aux processus physiques simulées par les modèles, semblables aux variations météorologiques réelles. Mais ce que les modèles ne savent pas faire, c’est prédire quelles seront précisémment les années les plus froides et les plus chaudes. C’est bien sûr le cas pour l’influence d’événements imprévisibles comme des éruptions volcaniques, mais aussi pour des phénomènes d’interaction océan-atmosphère comme El-Niño, qui existent dans les modèles, mais ne sont pas reproduits avec leur date d’occurrence précise (la prévision des el-niño est toujours peu précise actuellement).

L’existence de cette variabilité interannuelle explique encore une fois la nécessité de considérer des périodes longues (plusieurs décennies) pour déterminer des tendances d’augmentation de température. Il n’est pas utile de disserter sur les tendances observées dans les 5 ou 10 dernières années par exemple : la variabilité masque largement les tendances, dans les données comme dans les modèles.

A propos du Dérèglement Climatique

De nombreux médias véhiculent la terminologie « dérèglement climatique » pour évoquer le changement climatique. Peut être s’agit-il là, une version climatique du fameux "le temps se détraque" de nos grand-mères ? Ou bien est ce une illustration de la technocratisation de nos sociétés modernes pour lesquelles le climat ne suivrait plus le règlement ? Dans tous les cas, cette formulation du sujet qui nous préoccupe est totalement inadaptée à la réalité du changement climatique.

Prenons le cas d’une horloge qui se dérègle en affichant par exemple un retard de plus en plus grand à mesure que le temps avance. Il se peut que l’une des roues crantées se soit abîmée et que du coup les secondes ne s’incrémentent qu’une fois sur deux tours d’horloge. Ce dysfonctionnement induit bien un dérèglement de l’horloge.

Dans le cas du climat la situation est très différente. La machine climatique ne dysfonctionne pas du tout. Elle marche même à merveille. Notre compréhension de son fonctionnement à travers la fabrication des modèles de climat est renforcée tous les jours par de nouvelles études scientifiques de par le monde. Et c’est grâce à notre compréhension de la machine climatique que nous sommes en mesure d’estimer comment le climat va répondre à une perturbation (l’augmentation des gaz à effet de serre).

Pour illustrer ce propos voyez la figure tirée du premier Chapitre du rapport du GIEC dédié aux bases scientifiques du changement climatique. Cette figure montre l’évolution des températures de surface en moyenne globale depuis 1990 telle qu’observée en trait noir épais et telle que prédite par les modèles de climat à chaque exercice précédent du GIEC (1990 en bleu, 1996 en orange et 2001 en vert). On constate que les prévisions issues des exercices 1996 et 2001 sont en bon accord avec ce qui a été effectivement observée. Et on constate que la moyenne des premières prévisions de l’exercice de 1990 (trait bleu épais) était un peu surestimée même si l’enveloppe bleue inclut bien les observations des 25 dernières années. Il y a là pas l’ombre d’un dérèglement !

Texte rédigé par: Rémy Roca aidé de Sandrine Bony et Jean Yves Grandpeix

Cycle solaire et réchauffement climatique

Il est évident que le rayonnement solaire reçu par la Terre est déterminant pour la température à la surface de la planète. Cependant, en l’absence de l’effet de serre naturel de l’atmosphère, la température moyenne à la surface de notre planète serait de l’ordre de –18°C alors qu’elle est en réalité de l’ordre de 15°C. On voit donc que les deux facteurs, rayonnement solaire et effet de serre sont ceux qui déterminent la température à la surface de la Terre. Avant que l’homme ne rejette massivement dans l’atmosphère les réserves de carbone accumulées dans les gisements de pétrole ou de charbon, ce sont surtout les fluctuations du rayonnement solaire qui influençaient la température à la surface de la Terre. Les plus connues de ces fluctuations (mais pas les seules) sont celles liées au cycle de 11 ans du soleil. Le nombre de taches solaires, lié à ces cycles, a été observé depuis le 17ème siècle. On peut voir sur le graphique ci-dessous qu’il y a des périodes où les cycles sont plus ou moins intenses ; en particulier, entre 1650 et 1700, il n’y avait pas de taches solaires ; en revanche, au 20ème siècle, on a relevé une intensification des cycles après la période 1880 – 1910. Le cycle le plus intense a lieu vers 1960.

Ces fluctuations se sont traduites par des variations de la température à la surface de la Terre : « petit âge glaciaire » particulièrement sensible à partir du 17ème siècle, réchauffement de la première moitié du 20 ème siècle. À l’époque fin du 20ème siècle début du 21 ème siècle, on peut se poser la question de l’influence relative des fluctuations solaires naturelles et de l’augmentation de l’effet de serre sous l’effet des activités humaines. Sur les trois derniers cycles solaires, les satellites ont permis de mesurer la variation du rayonnement  solaire entre un maximum et un minimum d’activité. (source NASA/GISS :gistemp  ). Le graphique suivant montre la variation de « l’irradiance solaire » de 1978 à 2008. Elle est d’un peu moins de 2 W/m2 pour une irradiance moyenne de 1366 W/m2. Ceci se traduit par une variation du rayonnement reçu par unité de surface de la Terre de l’ordre de 0,3 W/m2 (appelé « solar forcing » sur le graphique ou forçage solaire en français) .  On est actuellement dans une situation où le rayonnement solaire par unité de surface terrestre est de 0, 15 W/m2 inférieur au rayonnement moyen.

Dans les mêmes unités l’augmentation actuelle du « forçage » de l’effet de serre est de 0,3 W/m2 par période de 10 ans. Ce rythme d’augmentation a été soutenu notamment pendant toute la période d’environ 30 ans représentée sur le graphique ci-contre, produisant une augmentation de l’ordre de 0,9 W/m2. Cela surpasse nettement les fluctuations solaires, qui ont un effet estimé sur la température à la surface de 0,1°C entre un maximum et un minimum.

Où allons-nous maintenant ? Nous avons vu que nous sommes dans un minimum d’activité solaire, mais cette activité devrait réaugmenter maintenant rapidement lors du « cycle 24 » ainsi nommé par les physiciens solaires.

Il est remarquable que les années 2004 à 2007 aient été parmi les plus chaudes jamais observées à l’échelle globale, malgré une faible activité solaire. Cela souligne encore la prédominance de l’augmentation de l’effet de serre sur les fluctuations de l’activité solaire. Mais l’effet du soleil n’est pas négligeable, et on peut donc s’attendre à une augmentation plus marquée de la température globale moyenne dans les années 2010… Ceci a été prévu par plusieurs modèles…

 

Quelques anomalies intéressantes du climat global en janvier 2008

La NOAA, l’administration américaine chargée de l’océan et de l’atmosphère, publie mensuellement des diagnostics du climat global. Pour le mois de janvier 2008, on peut consulter ces diagnostics sur le lien jan2008 . Une certaine surprise pour ce mois : il occupe seulement le 31ème rang (sur 128 années disponibles) du point de vue des températures de surface globales, alors qu’on était habitué lors des années récentes à se situer dans les valeurs les plus élevées jamais observées. Ces valeurs relativement faibles de température moyenne sont observées à la fois pour les océans et les continents. La carte reproduite ici montre d’où proviennent essentiellement ces anomalies : pour les océans,  c’est la vaste région du Pacifique équatorial qui est anormalement froide (phénomène La Niña, déjà signalé dans notre « post » du mois de décembre), pour les continents, c’est une vaste région centrale de l’Eurasie qui connaît des températures bien au-dessous de la moyenne climatique. Cette région connaît également ce mois de janvier une couverture neigeuse exceptionnelle, la plus forte d’une série de relevés s’étendant maintenant sur 42 ans.

Comme il a été souvent noté, l’hémisphère Sud essentiellement océanique montre des anomalies de température plus faibles (voir à ce sujet le post de « real climate » du 12 février intitulé Antarctica is Cold? Yeah, We Knew That). Cependant, on doit signaler que la couverture de la banquise qui entoure le continent antarctique est exceptionnelle en ce mois de janvier 2008 (la figure ci-dessous montre l’anomalie (en %) de l'étendue de la banquise antarctique en Janvier de 1979 à 2008). On constate par ailleurs que cette étendue augmente en moyenne sur la dernière période de trente ans, avec une forte variabilité interannuelle qui rend cette tendance peu significative.

A l'opposé, la tendance à la décroissance de la banquise de l’hémisphère Nord est plus nette, mais il faut même dans ce cas se méfier des « mois record » et même des « années record ». Ils ne sont probablement pas directement liés au changement climatique global provoqué par l’effet de serre additionnel, mais à des circonstances météorologiques particulières.

Nous avons tenu à mentionner ces anomalies de janvier 2008 parce qu'il est important de comprendre que ce qui fait dire aux physiciens du climat qu'il y a réchauffement climatique, ce n'est jamais un mois ou une année particulière : il s'agit toujours de tendances observées sur une ou plusieurs décennies. Lorsque l'on considère de brèves périodes de temps, voire même des régions particulières, on observe des fluctuations considérables qui peuvent sembler conforter a priori le réchauffement (voir notre « post » du mois d'Octobre 2007 intitulé « La banquise de l'Hémisphère Nord est-elle en train de disparaître ? ») ou au contraire, comme ici pour la banquise antarctique, l'infirmer.

Moralité : il est impossible d’attribuer au réchauffement climatique global toutes les fluctuations «climatiques» observables à l’échelle du mois ou même de l’année. Il est trompeur de ne souligner que les phénomènes qui semblent  en accord avec le réchauffement. Ce type de méthode ne démontre en rien le changement, dont les preuves sont ailleurs (voir le rapport du GIECC) : séries de données à long terme, compréhension des phénomènes physiques en cause (l’augmentation de l’effet de serre de l’atmosphère en premier lieu), capacité de simuler les changements moyens déjà observés au moyen de modèles représentant ces phénomènes physiques.

Il s'agit là d'un message très important à comprendre, qui reviendra à de multiples reprises dans ce blog.

La météorologie concerne notre vie quotidienne, la climatologie notre mode de vie

(une vision franco-française de la distinction météo-climat proposée par Jean-Yves Grandpeix)

Si on perçoit bien ce qu'est la météorologie, on a plus de mal à saisir clairement la nature de la climatologie. La météorologie étudie les phénomènes de l'atmosphère, en particulier le temps qu'il fait, la pluie,les nuages, la température ... . Toutes ces choses imprègnent notre vie courante, alimentent une bonne partie de nos conversations et conditionnent nos activités : nous avons souvent recours aux prévisions météorologiques pour organiser nos journées. Pour résumer,  nous vivons avec la météorologie. Mais que dire du climat ? Les définitions des dictionnaires  ("L'ensemble des circonstances atmosphériques et métorologiques propres à une région du globe" dit Le Petit Robert ; "L'ensemble des phénomènes météorologiques qui caractérisent l'état moyen de l'atmosphère et son évolution en un lieu donné" dit le Petit Larousse Illustré) n'aident pas beaucoup a comprendre...

Cependant, lorsque nous déménageons et que nous allons vivre dans une autre région, ce n'est pas le temps qu'il va faire demain qui nous intéresse, c'est plutôt de savoir si "en général" (c'est-à-dire, "en moyenne"), les étés seront plus chauds ou plus humides, si les hivers seront plus doux ou plus rigoureux, s'il pleuvra plus souvent, etc, toutes choses qui vont affecter notre mode de vie. Ces caractéristiques générales des phénomènes météorologiques, leurs valeurs moyennes et la façon dont ils varient, constituent le climat de la région.

Comme on le voit, changer de région c'est changer de climat.

Ainsi, la météo influence le choix de notre habillement le matin, tandis que le climat influence notre mode de vie.

Comparons par exemple les habitats du nord de l'Europe avec leur exposition maximale au soleil (absence de rideaux et de volets) aux habitats méditerranéens avec leur organisation de l'ombre (arbres sur les places, volets aux fenêtres). Dans le premier cas, on cherche à s'exposer au moindre rayon de soleil tandis que dans le second, on fuit la chaleur en se protégeant de la lumière. On voit bien que les habitats de ces deux régions ont été adaptés "au temps qu'il fait le plus souvent", c'est-à-dire au climat. (On pourrait aussi parler du rythme des journées qui est adapté...par exemple l'importance de la sieste dans les pays méditerranéens!).

Les conditions météorologiques "extrêmes", violentes (tempêtes), intenses (canicules, vagues de froid) ou simplement longues (sécheresses) font aussi partie des caractéristiques du climat. Plus précisément c'est la fréquence de ces événements, c'est-à-dire le nombre de fois où ils se produisent en moyenne en une décennie ou en un siècle, qui fait partie du climat. Chaque région a ses événements extrêmes et le mode de vie de ses habitants est adapté aux plus fréquents (ceux qui arrivent en moyenne tous les ans). En revanche il l'est nettement moins aux événements plus rares. Ainsi les villes et villages de la côte bretonne ont l'habitude de résister à des vents de 100 km/h, alors que de tels vents sont exceptionnels et dévastateurs dans les métropoles comme Paris. L'occurrence de la canicule (exceptionnelle) de 2003 en France n'a pas révolutionné nos habitations. À l’exemple des villes du Sud, telles que Rome où l'architecture rend  supportables les fortes chaleurs estivales que les Parisiens ne sauraient endurer, si de telles canicules venaient à se produire de plus en plus souvent, nous modifierions certainement les normes (ou habitudes) de construction en France de façon à nous en protéger .

Mais alors, si les climats ont tant d'importance dans nos modes de vie. comment se fait-il que nous ne nous en préoccupions que lorsque nous en changeons ? C'est que, justement, notre climat imprègne tellement notre vie que nous n'en avons pas conscience, de la même façon que nous ne sommes conscients des battements de notre coeur que lorsqu'ils changent de rythme.

Qu'est-ce que le GIEC ?

Texte rédigé par Sandrine Bony, Jean-Yves Grandpeix, Jean-Louis Dufresne, Rémy Roca

Créé en 1988 sous l'impulsion des États, le Groupe Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat (GIEC en français, IPCC en anglais) dépend de l'Organisation Météorologique Mondiale (OMM) et du Programme des Nations Unies pour l'Environnement (PNUE). Il synthétise les travaux de milliers de chercheurs à travers le monde dans des disciplines allant de la climatologie à l'économie, aux sciences sociales et à la santé. Le GIEC publie des rapports de synthèse tous les 5 ou 6 ans (1990, 1995, 2001, 2007). Il n'effectue pas lui-même un travail de recherche, mais un travail de synthèse et d'évaluation, le plus complet possible, de l'état des connaissances relatives au changement climatique a une date donnée (les connaissances évoluent bien-sûr avec le temps).

L'adresse suivante contient des informations plus complètes et en français sur le GIEC : GIEC 

Les premiers rapports annonçaient qu'il y avait un risque que les activités humaines puissent modifier fortement le climat dans le futur, mais ils insistaient également sur les nombreuses inconnues restant et étaient prudents quant au rôle des activités humaines sur le réchauffement observé depuis plusieurs décennies. Les derniers rapports ont des conclusions beaucoup plus nettes, affirmant que les activités humaines sont très certainement la principale cause du réchauffement climatique récent, même si d'autres facteurs ont une contribution non négligeable (variabilité naturelle du climat, variations de l'activité solaire...). Pour les projections des changements climatiques futures, ils affirment que le réchauffement de la Terre va continuer si la concentration des gaz à effet de serre continue de croître et que ce réchauffement sera moins important si ces émissions sont réduites. Concernant l'amplitude exacte de ce réchauffement et ses conséquences sur les autres variables climatiques (pluies...) ou sur les phénomènes météorologiques extrèmes (cyclones, tempêtes...), le rapport donne des indications mais signale que de nombreuses inconnues demeurent.

Les rapports du GIEC comportent trois parties: (1) les bases physiques du changement climatique; (2) les conséquences du changement climatique : adaptation et vulnérabilité; (3) les mesures d'atténuation. Seule la première partie ("les bases physiques du changement climatique") concerne notre blog "Climat".

Ces rapports constituent une source d'information particulièrement fiable sur le changement climatique, cette fiabilité étant essentiellement due à la rigueur du processus d'élaboration:

- les rapports du GIEC sont élaborés collectivement (plusieurs centaines d'auteurs) par des chercheurs issus de tous les pays du monde; le GIEC s'affranchit ainsi, autant qu'il est possible, du risque de présenter des   avis partisans issus d'un petit groupe de personnes.

- ils synthétisent les connaissances scientifiques sur le changement climatique publiées, jusqu'à une date donnée, dans des "journaux à comité de lecture", c'est-à-dire selon les règles de rigueur et de qualité de la recherche scientifique.

- les rapports identifient les sujets de consensus comme les sujets de controverses. Ainsi le GIEC ne cache pas les sujets qui font débat, à condition bien sûr que le débat ait eu lieu au travers de publications dans des journaux scientifiques à comité de lecture (un article de presse ne sera pas pris en considération).

- les rapports sont élaborés itérativement (en 2-3 ans) selon un processus très ouvert et le plus rigoureux possible. Chaque version du rapport est lue, critiquée et commentée par des centaines de personnes de part le monde (généralement par des chercheurs spécialisés dans le domaine, mais toute personne a la possibilité de participer au processus), et les rédacteurs répondent à chacun des commentaires sous l'oeil critique d'un éditeur (les critiques et réponses aux critiques sont publiques). La grande quantité de critiques et commentaires (plus de 30 000 pour le rapport sur les bases physiques du changement climatique) rend très difficile l'oubli ou la présentation erronée d'un travail de recherche significatif. Il n'en reste pas moins que quelques travaux importants sont certainement passés à travers les mailles du filet. Il faut espérer qu'ils sont rares, et surtout, qu'ils retrouveront droit de cité assez rapidement.

Les principales conclusions des rapports du GIEC sont résumées dans un "Résumé pour Décideurs" d'une quinzaine de pages (traduit en plusieurs langues) et dans un "Résumé Technique" de quelques dizaines de pages. Ces résumés constituent les principales interfaces entre l'énorme travail d'expertise scientifique en amont et le grand public. Chacune des conclusions du résumé, est justifiée et argumentée dans des rapports beaucoup plus détaillés (chacun faisant environ 1000 pages) expertisant et synthétisant des milliers de publications scientifiques. La concision du "Résumé pour Décideurs" ne doit donc pas laisser penser que les subtilités des sujets abordés ou les controverses associées ont été ignorées dans le processus d'élaboration des conclusions du GIEC sur le changement climatique !

On ne saurait trop insister sur le gigantisme de l'entreprise scientifique que constitue l'élaboration des rapports du GIEC. Mais il faut bien voir aussi que ce gigantisme, s'il est garant d'une rigueur certaine dans l'évaluation de l'état des connaissances relatives au changement climatique, induit chez les personnes étrangères à la communauté des climatologues (qu'elles soient ou non scientifiques) une impression de monolithisme. C'est ce qui fait que les spécialistes de l'étude du changement climatique sont souvent accusés de pensée unique. Une façon de répondre à cette accusation est de rendre la science du changement climatique compréhensible, d'expliciter la démarche scientifique utilisée, de présenter l'état des connaissances, leurs évolutions et leurs limites. Il nous paraît essentiel également de faire prendre conscience des différentes composantes (lois de la physique, observations, modélisation, etc) qui constituent l'étude du changement climatique, et de reconnaître que chacune de ces composantes, avec ses forces et ses faiblesses, apporte sa contribution au débat. C'est ce que nous nous efforçons de faire dans ce blog.

Sur le lien entre climat et météo, rapport depuis la 3ème conférence internationale de la mission Tropical Rainfall measurements Mission, Las Végas, Nevada, USA.

Depuis le début de la semaine se tient cette importante conférence qui célèbre les 10 années de fonctionnement du satellite nippo-américain TRMM qui permet de mesurer sur toute la ceinture intertropicale les pluies à la surface de l’océan et du continent. Environ 200 chercheurs du monde entier y présentent leurs plus récents résultats de leurs études. Des présentations synthétiques permettent aussi de mesurer les énormes progrès de cette discipline au cours de la dernière décennie. Au milieu de cet amoncellement de communications scientifiques très pointues, je voulais dans ce post vous rapporter les conclusions de l’une d’entre elles concernant le lien entre le climat et la météorologie. Note : la différence entre ces deux concepts est/sera précisée dans un post de Jean Yves Grandpeix.

Une équipe de chercheurs universitaires américaine a en effet exploité les observations combinées de plusieurs satellites dont TRMM pour caractériser les événements pluvieux extrêmes. Ils définissent ces événements comme les 5% événements engendrant le plus de pluie pour chaque région de la surface de la terre et pour chaque saison. Ensuite ils essaient de relier ces événements à des phénomènes climatiques caractéristiques des régions tropicales (tendance décennale, indice El Niño, etc…). Ce genre d’étude est généralement limité car la significativité (la robustesse) des résultats est faible. Cette fois ci les auteurs ont mis en œuvre une grosse artillerie statistique pour ne garder dans les analyses que les résultats les plus solides et les plus robustes. Le résumé de leurs résultats est le suivant :

A l’échelle interannuelle (d’une année sur l’autre), dans les tropiques sur terre et sur mer, en hiver de l’Hémisphère Nord (janvier-mars), les événements extrêmes de pluie sont significativement reliés à l’indice El Nino. Plus simplement, les années pour lequel le climat tropical est plus ou moins affecté par El Nino/La Nina, nous observons plus d’événements pluviogènes très forts que les années normales. A l’échelle décennale (sur une dizaine d’années) en revanche les variations des événements extrêmes n’apparaissent pas reliées aux variations climatiques à grand échelle.

Ces travaux vont permettre aux chercheurs de questionner les modèles utilisés pour les projections climatiques de manière originale et devraient permettre de préciser les réponses à attendre, en termes de météorologie, aux différents scénarii climatiques envisagés pour les prochaines décénnies.

Rémy Roca, En direct de l’Hotel Bally’s à Las Vegas